基于生成对抗网络的PCB布线生成方法
电子技术应用
朱沛然1，2，朱开本1，2，刘威1，2，3，4
1.武汉大学 物理科学与技术学院；2.武汉大学 微电子学院； 3.武汉纺织大学 数理科学学院；4.武汉量子技术研究院
摘要： 为解决印制电路板（Printed Circuit Board， PCB）设计过程中传统自动布线算法时间开销愈发高昂的问题，提出了一种基于生成对抗网络的布线生成方法。该方法将PCB布线问题转换为图像生成问题，通过舍弃生成器的噪声输入、引入多级残差连接和添加自定义损失函数使网络能够学习布线问题的物理特征，提高预测结果准确度。网络在自建的PCB布线数据集中进行训练和测试，实验结果表明，与传统自动布线算法A*搜索算法相比，所提出的生成式方法减少了约50%的布线时间。该方法为PCB布线问题提供了新的解决方案，有利于降低其复杂度及时间开销。
中图分类号：TN40 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.256572
中文引用格式： 朱沛然，朱开本，刘威. 基于生成对抗网络的PCB布线生成方法[J]. 电子技术应用，2025，51(11)：30-34.
英文引用格式： Zhu Peiran，ZHU Kaiben，Liu Wei. A generation method for PCB routing based on generative adversarial networks[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(11)：30-34.
中文引用格式： 朱沛然，朱开本，刘威. 基于生成对抗网络的PCB布线生成方法[J]. 电子技术应用，2025，51(11)：30-34.
英文引用格式： Zhu Peiran，ZHU Kaiben，Liu Wei. A generation method for PCB routing based on generative adversarial networks[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(11)：30-34.
A generation method for PCB routing based on generative adversarial networks
Zhu Peiran1，2，ZHU Kaiben1，2，Liu Wei1，2，3，4
1.School of Physical Science and Technology， Wuhan University；2.School of Microelectronics， Wuhan University；3.School of Mathematics and Physics， Wuhan Textile University； 4.Wuhan Institute of Quantum Technology
Abstract： To address the increasingly high time cost of traditional automatic routing algorithms in the design process of printed circuit boards (PCB), a routing generation method based on generative adversarial networks is proposed. This method transforms the PCB routing problem into an image generation problem. By discarding the noise input of the generator, introducing multi-level residual connections, and adding a custom loss function, the method can learn the physical features of the routing problem, and the accuracy of the prediction results is improved. The network is trained and tested on a self-built PCB routing dataset. Experimental results show that compared to the traditional A* search algorithm, the proposed generative method reduces routing time by 50%. This method provides a new solution for PCB routing problems, helping to reduce the complexity and time cost of routing tasks.
Key words : routing；printed circuit board；conditional generative adversarial network；electronic design automation
引言
印制电路板（Printed circuit board, PCB）是连接诸多电子元件的重要部件[1]，布线是PCB设计的核心环节[2]，需要在实现电路功能的同时满足多种约束条件。随着电路规模的增大，传统的自动化布线算法时间开销愈发高昂[3]。使用人工智能方法辅助布线已成为研究热点[4-6]，其通过提取布线特征[7-8]或训练智能体等方法[9-10]为传统算法提供指导，但直接生成布线的方法准确率较低。
为此，本文提出了一个改进的条件生成对抗网络，通过在自建的PCB布线数据集中训练，能够生成高准确度的避障布线结果，并提高布线速度。
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作者信息：
朱沛然1，2，朱开本1，2，刘威1，2，3，4
（1.武汉大学 物理科学与技术学院，湖北 武汉 430072；
2.武汉大学 微电子学院，湖北 武汉 430072；
3.武汉纺织大学 数理科学学院， 湖北 武汉 430200；
4.武汉量子技术研究院， 湖北 武汉 430072）
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